Fungsi dan Prinsip kerja PLTUPosted on April 8, 2013 by alief rakhman · Leave a comment

 Siklus Rankine

PLTU adalah jenis pembangkit listrik tenaga termal yang banyak digunakan, karena

efisiensinya tinggi sehingga menghasilkan energi listrik yang ekonomis.  PLTU merupakan

mesin konversi energi yang mengubah energi kimia dalam bahan bakar menjadi energi listrik.

Proses konversi energi pada PLTU berlangsung melalui 3 tahapan, yaitu :

Pertama, energi kimia dalam bahan bakar diubah menjadi energi panas dalam bentuk uap

bertekanan dan temperatur tinggi.

Kedua, energi panas (uap) diubah menjadi energi mekanik dalam bentuk putaran.

Ketiga, energi mekanik diubah menjadi energi listrik.

Gb 1 Proses konversi energi pada PLTU

 

PLTU menggunakan fluida kerja air uap yang bersirkulasi secara tertutup. Siklus tertutup

artinya menggunakan fluida yang sama secara berulang-ulang. Urutan sirkulasinya secara

singkat adalah sebagai berikut :

Pertama air diisikan ke boiler hingga mengisi penuh seluruh luas permukaan pemindah

panas. Didalam boiler air ini dipanaskan dengan gas panas hasil pembakaran bahan bakar

dengan udara sehingga berubah menjadi uap.

Kedua, uap hasil produksi boiler dengan tekanan dan temperatur tertentu diarahkan untuk

memutar turbin sehingga menghasilkan daya mekanik berupa putaran.

Ketiga, generator yang dikopel langsung dengan turbin berputar menghasilkan energi listrik 

sebagai hasil dari perputaran medan magnet dalam kumparan, sehingga ketika turbin

berputar dihasilkan energi listrik dari terminal output generator

Keempat, Uap bekas keluar turbin masuk ke kondensor untuk didinginkan dengan air

pendingin agar berubah kembali menjadi air yang disebut air kondensat. Air kondensat hasil

kondensasi uap kemudian digunakan lagi sebagai air pengisi boiler.

Demikian siklus ini berlangsung terus menerus dan berulang-ulang.

Gb 2 Siklus fluida kerja sederhana pada PLTU

 

Siklus kerja PLTU yang merupakan siklus tertutup dapat digambarkan dengan diagram T – s

(Temperatur – entropi). Siklus ini adalah penerapan siklus rankine ideal. Adapun urutan

langkahnya adalah sebagai berikut :

Gb 3 Diagram T – s Siklus PLTU (Siklus Rankine)

 

1. a – b   : Air dipompa dari tekanan P2 menjadi P1. Langkah ini adalah langkah kompresi

isentropis, dan proses ini terjadi pada pompa air pengisi.

2. b – c   : Air bertekanan ini dinaikkan temperaturnya hingga mencapai titik didih. Terjadi di

LPheater, HP heater dan Economiser. .

3. c – d   : Air berubah wujud menjadi uap jenuh. Langkah ini disebut vapourising (penguapan)

dengan proses isobar isothermis, terjadi di boiler yaitu di wall tube (riser) dan steam drum.

4. d – e   : Uap dipanaskan lebih lanjut hingga uap mencapai temperatur kerjanya menjadi uap

panas lanjut (superheated vapour). Langkah ini terjadi di superheater boiler dengan

prosesisobar.

5. e – f    : Uap melakukan kerja sehingga tekanan dan temperaturnya turun. Langkah ini adalah

langkah ekspansi isentropis, dan terjadi didalam turbin.

6. f – a    : Pembuangan panas laten uap sehingga berubah menjadi air kondensat. Langkah ini

adalah isobar isothermis, dan terjadi didalam kondensor.

Bagian-Bagian PLTU

Bagian Utama

Bagian utama yang terdapat pada suatu PLTU yaitu :

Boiler

Boiler berfungsi untuk mengubah air (feed water) menjadi uap panas lanjut (superheated

steam) yang akan digunakan untuk memutar turbin.

Turbin uap

Turbin uap berfungsi untuk mengkonversi energi panas yang dikandung oleh uap menjadi

energi putar (energi mekanik). Poros turbin dikopel dengan poros generator sehingga ketika

turbin berputar generator juga ikut berputar.

Kondensor

Kondensor berfungsi untuk mengkondensasikan uap bekas dari turbin (uap yang telah

digunakan untuk memutar turbin).

Generator

Generator berfungsi untuk mengubah energi putar dari turbin menjadi energi listrik.

Peralatan Penunjang

Peralatan penunjang yang terdapat dalam suatu PLTU pada umumnya adalah :

Desalination Plant (Unit Desal)

Peralatan ini berfungsi untuk mengubah air laut (brine) menjadi air tawar (fresh water)

dengan metode penyulingan (kombinasi evaporasi dan kondensasi). Hal ini dikarenakan sifat

air laut yang korosif, sehingga jika air laut tersebut dibiarkan langsung masuk ke dalam unit

utama, maka dapat menyebabkan kerusakan pada peralatan PLTU.

Reverse Osmosis (RO)

Mempunyai fungsi yang sama seperti desalination plant namun metode yang digunakan

berbeda. Pada peralatan ini digunakan membran semi permeable yang dapat menyaring

garam-garam yang terkandung pada air laut, sehingga dapat dihasilkan air tawar seperti

pada desalination plant.

Pre Treatment pada unit yang menggunakan pendingin air tanah / sungai

Untuk PLTU yang menggunakan air tanah/air sungai, pre-treatment berfungsi untuk

menghilangkan endapan,kotoran dan mineral yang terkandung di dalam air tersebut.

Demineralizer Plant (Unit Demin)

Berfungsi untuk menghilangkan kadar mineral (ion) yang terkandung dalam air tawar. Air

sebagai fluida kerja PLTU harus bebas dari mineral, karena jika air masih mengandung

mineral berarti konduktivitasnya masih tinggi sehingga dapat menyebabkan terjadinya GGL

induksi pada saat air tersebut melewati jalur perpipaan di dalam PLTU. Hal ini dapat

menimbulkan korosi pada peralatan PLTU.

Hidrogen Plant (Unit Hidrogen)

Pada PLTU digunakan hydrogen (H2) sebagai pendingin Generator.

Chlorination Plant (Unit Chlorin)

Berfungsi untuk menghasilkan senyawa natrium hipoclorit (NaOCl) yang digunakan untuk

memabukkan/melemahkan mikro organisme laut pada area water intake. Hal ini

dimaksudkan untuk menghindari terjadinya pengerakkan (scaling) pada pipa-pipa kondensor

maupun unit desal akibat perkembangbiakan mikro organisme laut tersebut.

Auxiliary Boiler (Boiler Bantu)

Pada umumnya merupakan boiler berbahan bakar minyak (fuel oil), yang berfungsi untuk

menghasilkan uap (steam) yang digunakan pada saat boiler utama start up maupun sebagai

uap bantu (auxiliary steam).

Coal Handling (Unit Pelayanan Batubara)

Merupakan unit yang melayani pengolahan batubara yaitu dari proses bongkar muat kapal

(ship unloading) di dermaga, penyaluran ke stock area sampai penyaluran ke bunker unit.

Ash Handling (Unit Pelayanan Abu)

Merupakan unit yang melayani pengolahan abu baik itu abu jatuh (bottom ash) maupun abu

terbang (fly ash) dari Electrostatic Precipitator hopper dan SDCC (Submerged Drag Chain

Conveyor) pada unit utama sampai ke tempat penampungan abu (ash valley)

Tiap-tiap komponen utama dan peralatan penunjang dilengkapi dengan sistem-sistem dan

alat bantu yang mendukung kerja komponen tersebut. Gangguan atau malfunction dari salah

satu bagian komponen utama akan dapat menyebabkan terganggunya seluruh sistem PLTU.

Web dari : http://rakhman.net/2013/04/fungsi-dan-prinsip-kerja-pltu.html

Siklus kerja PLTUPosted on December 25, 2012 by alief rakhman · Leave a comment

Siklus fluida kerja PLTU merupakan siklus tertutup, yaitu menggunakan fluida yang

sama secara berulang-ulang. Siklus fluida kerja PLTU dijelaskan pada penjelasan

berikut ini. Pertama air diisikan ke boiler hingga mengisi seluruh luas permukaan

pemindah panas. Didalam boiler air ini dipanaskan dengan gas panas hasil pembakaran

bahan bakar dengan udara sehingga berubah menjadi uap. Uap hasil

produksi boiler masih berupa uap jenuh, kemudian dipanaskan lagi

menggunakan superheater sehingga menjadi uap kering yang kemudian dengan

tekanan dan temperatur tertentu diarahkan untuk melakukan kerja di turbinsehingga

menghasilkan daya mekanik berupa putaran.

Uap bekas keluar turbin masuk ke Kondensor untuk didinginkan dengan air pendingin

berupa air laut yang di pompa menggunakan pompa CWP (Circulation Water Pump)

agar berubah menjadi air melalui proses kondensasi. Air kondensat ini kemudian

dipanaskan lagi secara bertahap menggunakan Heater/pemanas menggunakan uap

ekstraksi melalu LPH1, LPH2, Daerator, HPH4 dan HPH5. Air demin tersebut

digunakan lagi sebagai air pengisi boiler. Demikian siklus ini berlangsung terus

menerus dan berulang-ulang.  Gambar 1 menunjukkan diagram siklus tertutup fluida

kerja PLTU.

 

Putaran turbin digunakan untuk memutar generator yang dikopel langsung dengan

turbin sehingga ketika turbin berputar dihasilkan energi listrik dari terminal

output generator. Sebelum berputar secara penuh/3000rpm, 8 jam sebelumnya

generator di putar menggunakan turning gear dengan kecepatan 3 rpm selama 8 jam.

yang berguna untuk menjaga poros agar tidak terjadi kelendutan.

Sekalipun siklus fluida kerjanya merupakan siklus tertutup, namun jumlah air dalam

siklus akan mengalami pengurangan. Pengurangan air ini disebabkan oleh kebocoran

baik yang disengaja maupun yang tidak disengaja. Untuk mengganti air yang hilang,

maka perlu ditambahkan air  kedalam siklus. Kriteria air penambah ini harus sama

dengan air yang ada dalam siklus.

Siklus kerja PLTU yang merubah air hingga menjadi uap superheat dan ekspansi uap

didalam turbin kemudian diubah lagi menjadi air

Web dari : http://rakhman.net/2013/04/siklus-kerja-pltu.html

Prinsip kerja BoilerPosted on March 30, 2013 by alief rakhman · Leave a comment

Prinsip Kerja Boiler

Boiler atau  ketel uap adalah suatu perangkat mesin yang berfungsi untuk mengubah air

menjadi uap. Proses perubahan air menjadi uap terjadi dengan memanaskan air yang berada

didalam pipa-pipa dengan memanfaatkan panas dari hasil pembakaran bahan bakar.

Pembakaran dilakukan secara kontinyu didalam ruang bakar dengan mengalirkan bahan

bakar dan udara dari luar.

Uap yang dihasilkan boiler adalah uap superheat dengan tekanan dan temperatur yang

tinggi. Jumlah produksi uap tergantung pada luas permukaan pemindah panas, laju aliran,

dan panas pembakaran yang diberikan. Boiler yang konstruksinya terdiri dari pipa-pipa berisi

air disebut dengan water tube boiler (boiler pipa air).

Gb 1 water tube boiler

 

Pada unit pembangkit, boiler juga biasa disebut dengan steam generator (pembangkit uap)

mengingat arti kata boiler hanya pendidih, sementara pada kenyataannya dari boiler

dihasilkan uap superheat bertekanan tinggi.

Ditinjau dari bahan bakar yang digunakan, maka PLTU dapat dibedakan menjadi :

PLTU Batubara

PLTU Minyak

PLTU gas

PLTU nuklir atau PLTN

Jenis PLTU batu bara masih dapat dibedakan berdasarkan proses pembakarannya, yaitu PLTU

dengan pembakaran batu bara bubuk (Pulverized Coal / PC Boiler) dan PLTU dengan

pembakaran batu bara curah (Circulating Fluidized Bed / CFB Boiler).

Perbedaan antara PLTU Batu bara dengan PLTU minyak atau gas adalah pada peralatan dan

sistem penanganan dan pembakaran bahan bakar serta penanganan limbah abunya. PLTU

batubara mempunyai peralatan bantu yang lebih banyak dan lebih kompleks dibanding PLTU

minyak atau gas. PLTU gas merupakan PLTU yang paling sederhana peralatan bantunya.

Gb 2 Tata letak

Pulverized Coal (PC) Boiler Batubara

Gb 3 Tata letak Circulating Fluidized Boiler (CFB)

 

Ditinjau dari tekanan ruang bakar boilernya, PLTU dapat dibedakan menjadi:

PLTU dengan Pressurised Boiler

PLTU dengan Balanced Draft Boiler

PLTU dengan Vacuum Boiler

Sistem pengaturan tekanan ruang bakar (furnace pressure) biasa disebut draft atau tekanan

statik  didalam ruang bakar dimana proses pembakaran bahan bakar berlangsung.  PLTU

denganpressurised boiler (tekanan ruang bakar positif) digunakan untuk pembakaran bahan

bakar minyak atau gas. Tekanan ruang bakar yang positif diakibatkan oleh hembusan udara

dari kipas tekan paksa (Forced Draft Fan, FDF). Gas buang keluar dari ruang bakar ke

atmosfer karena perbedaan tekanan.

Gb 4 Jenis-jenis Tekanan

(Draft) Boiler

Gb 5

Skema Balanced Draft Boiler

 

PLTU dengan Balanced Draft Boiler (tekanan berimbang) biasa digunakan untuk pembakaran

bahan bakar batubara. Tekanan ruang bakar dibuat sedikit dibawah tekanan atmosfir,

biasanya sekitar –10 mmH2O. Tekanan ini dihasilkan dari pengaturan dua buah kipas, yaitu

kipas hisap paksa (Induced Draft Fan, IDF) dan kipas tekan paksa (Forced Draft Fan, FDF).

FDF berfungsi untuk menyuplai udara pembakaran menuju ruang bakar (furnace) di boiler,

sedangkan IDF berfungsi untuk menghisap gas dari ruang bakar dan membuang ke atmosfir

melalui cerobong. Sedangkan PLTU dengan vacum boiler tidak dikembangkan lagi, sehingga

saat ini tidak ada lagi yang menerapkan PLTU dengan boiler bertekanan negatif.

Siklus Air di Boiler

Siklus air boiler merupakan suatu mata rantai rangkaian siklus fluida kerja. Boiler mendapat

pasokan fluida kerja air dan menghasilkan uap untuk dialirkan ke turbin. Air sebagai fluida

kerja diisikan ke boiler menggunakan pompa air pengisi (Boiler Feed Pump) dengan

melalui economiserdan ditampung didalam steam drum boiler.

Economiser adalah alat yang merupakan pemanas air terakhir sebelum masuk ke drum. Di

dalameconomiser air menyerap panas gas buang yang keluar dari superheater sebelum

dibuang ke atmosfir melalui cerobong.

Gb 6 Economiser

tipe pipa bersirip (finned tubes)

 

             Peralatan yang dilalui dalam siklus air di boiler adalah drum boiler, down comer,

header bawah (bottom header), dan riser. Siklus air di steam drum adalah, air

dari drum turun melalui pipa-pipa down comer ke header bawah (bottom header).

Dari header bawah air didistribusikan ke pipa-pipa pemanas (riser) yang tersusun

membentuk dinding ruang bakar boiler. Didalam riser air mengalami pemanasan dan naik

ke drum kembali akibat perbedaan temperatur.

         Perpindahan panas dari api (flue gas) ke air di dalam pipa-pipa boiler terjadi secara

radiasi, konveksi dan konduksi. Akibat pemanasan selain temperatur naik hingga mendidih

juga terjadi sirkulasi air secara alami, yakni dari drum turun melalui down

comer ke header bawah dan naik kembali ke drum melalui pipa-pipa riser. Adanya sirkulasi

ini sangat diperlukan agar terjadi pendinginan terhadap pipa-pipa pemanas dan

mempercepat proses perpindahan panas. Kecepatan sirkulasi akan berpengaruh terhadap

produksi uap dan kenaikan tekanan serta temperaturnya.

         Selain sirkulasi alami, juga dikenal sirkulasi paksa (forced circulation). Untuk sirkulasi

jenis ini digunakan sebuah pompa sirkulasi (circulation pump). Umumnya pompa sirkulasi

mempunyai laju sirkulasi sekitar 1,7, artinya jumlah air yang disirkulasikan 1,7 kali kapasitas

penguapan. Beberapa keuntungan dari sistem sirkulasi paksa  antara lain :

Waktu start (pemanasan) lebih cepat

Mempunyai respon yang lebih baik dalam mempertahankan aliran air ke pipa-pipa pemanas

pada saat start maupun beban penuh.

Mencegah kemungkinan terjadinya stagnasi pada sisi penguapan

Gb 7 Siklus air di boiler

Prinsip kerja Boiler

http://rakhman.net/2013/04/prinsip-kerja-boiler.html

Prinsip kerja kondensorPosted on April 10, 2013 by alief rakhman · Leave a comment

Kondensor

Kondensor adalah peralatan yang berfungsi untuk mengubah uap menjadi air. Proses

perubahannya dilakukan dengan cara mengalirkan uap ke dalam suatu ruangan yang berisi

pipa-pipa (tubes). Uap mengalir di luar pipa-pipa (shell side) sedangkan air sebagai pendingin

mengalir di dalam pipa-pipa (tube side). Kondensor seperti ini disebut kondensor tipe surface

(permukaan). Kebutuhan air untuk pendingin di kondensor sangat besar sehingga dalam

perencanaan biasanya sudah diperhitungkan. Air pendingin diambil dari sumber yang cukup

persediannya, yaitu dari danau, sungai atau laut. Posisi kondensor umumnya terletak

dibawah turbin sehingga memudahkan aliran  uap keluar turbin untuk masuk kondensor

karena gravitasi.

Laju perpindahan panas tergantung pada aliran air pendingin, kebersihan pipa-pipa dan

perbedaan temperatur antara uap dan air pendingin. Proses perubahan uap menjadi air

terjadi pada tekanan dan temperatur jenuh, dalam hal ini kondensor berada pada kondisi

vakum. Karena temperatur air pendingin sama dengan temperatur udara luar, maka

temperatur air kondensatnya maksimum mendekati temperatur udara luar. Apabila laju

perpindahan panas terganggu, maka akan berpengaruh terhadap tekanan dan temperatur.

Gb 1 Prinsip kerja

kondensor

 

Konstruksi Kondensor

Aliran air pendingin ada dua macam, yaitu satu lintasan (single pass) atau dua lintasan

(double pass). Untuk mengeluarkan udara yang terjebak pada water box (sisi air pendingin),

dipasangventing pump atau priming pump. Udara dan non condensable gas pada sisi uap

dikeluarkan dari kondensor dengan ejector atau pompa vakum.

Gb 2Kondensor tipe permukaan (surface condenser)

Gb 3 Konstruksi Kondensor

Info dari web http://rakhman.net/2013/04/prinsip-kerja-kondensor.html